云南省泸西县者白北沟煤矿地质特征及煤层特征浅析

2021-12-20曹军张华川

西部资源 2021年5期

曹军张华川

摘要：本文通过对研究区进行地质工作研究，查明了矿区可采煤层的层数、层位、厚度、结构和可采范围，控制主要可采煤层。矿区的构造形态及断层，控制可能影响开采的构造情况，评价矿区构造复杂的程度。矿区可采煤层的煤类、煤质特征和工艺性能。对研究区内其他矿产进行了简单评价。

关键词：泸西县；煤矿；构造形态；煤层特征

1.区域地质特征

者白北沟煤矿区域内出露之最老地层为元古界昆阳群浅变质岩，并组成区内褶皱基底，盖层沉积有震旦系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系及第四系地层。其中震旦系、泥盆系的各组地层展布在背斜轴部，三叠系地层分布于向斜轴部，二叠系及石炭系系展布于背向斜两翼，第四系地层零星分布于河流两岸及山间凹地与山麓地带。

者白北沟煤矿所处区域地质构造位置在华南褶皱系、滇东南褶皱带、罗平—师宗褶皱束内、富源—弥勒断裂与师宗—弥勒断裂相交的北东狭长条带，位于南盘江复向斜隙缘。由于本区处于师宗—弥勒深大断裂带附近，区内构造线呈北东—南西向展布，众多的北东向断裂构造极其发育；由于受断层的切割和破坏，致使煤系地层产状局部近于直立；除局部残存的背斜、向斜构造迹象外，总体呈单斜构造。较大断裂构造以南北—北北西向压性走向断裂及北北东-北东向压扭性斜交断裂为主。压性走向断裂多出现在褶皱构造轴部或陡倾斜的翼部，断裂面一般北西或向北倾斜。压扭性斜交断裂，切割走向断裂，致使两盘地层顺时针扭动的特点，平面牵引现象特别明显，并伴有晚二叠系上统峨眉山玄武岩岩浆活动。区内主体构造线走向与地层走向基本一致，总体为北东—南西。区内断裂构造异常发育，大小断层数以百计，对煤层造成不同程度的破坏，褶皱构造不甚发育，且其规模较小，主要表现为地表柔皱及深部“S”形褶曲，对煤层的影响较小。

区域岩浆活动较弱，有少量的火山喷发，主要由晚二叠世峨眉山玄武岩、凝灰岩、火山集块岩、角砾岩及少量与玄武岩同源异相的绿岩侵入岩体组成，由于岩浆岩喷发时间早于煤系地层形成时间，对矿床的开采及煤质的变化无影响。

2.矿区地质

2.1矿区地层

矿区范围内地层有二叠系上统峨眉山玄武岩组、宣威组，三叠系下统卡以头组及第四系。

（1）二叠系上统峨眉山玄武岩组。该地层出露于矿区外围西北部为深绿、灰绿、墨绿色玄武岩，具气孔状、杏仁状构造，致密块状结构；顶部为层状玄武质凝灰岩。地层一般厚200m，与下伏地层假整合接触。

（2）二叠系上统宣威组。是区域性含煤地层，呈带状北东向分布，南起弥勒县拖白，北东至圭山并延至富源煤田。岩性由细粒砂岩、粉砂岩、泥质岩及煤组成，含较多菱铁质条带和结核，层理清晰，产动物化石。含煤20层～30层，一般25层，煤层总厚4.81m～13.16m，含煤系数为4.37%～ 11.96%，其中矿区内可采煤层为K7a、K91、K93，其余均为不可采煤层和煤线，根据岩性组合、含煤性将宣威组划分为三段。地层总厚100m～120m，平均厚110m，与下伏地层整合接触。

（3）三叠系下统卡以头组。下部以灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，薄至中厚层状，水平层理及波状层理，产海豆牙化石。底部岩石渐变为浅灰绿色至灰色，含植物碎片化石，夹较多钙质条带，当钙质条带终止即为与下伏地层的分界。中部以灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩为主，中至厚层状、水平层理，局部波状层理，地表球状风化较明显。上部以灰绿色细粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主，夹少量薄至中厚层状泥岩。具斜层理和水平层理，地层厚度60m～ 110m，平均厚80m。与下伏地层呈整合接触。

（4）第四系。由杂色坡积、残积、冲积物组成，厚度变化较大。分布在沟边、缓坡和低洼地带，厚度0～10m。

2.2矿区构造

矿区处于南盘江复向斜边缘，位于圭山煤田18井田的北东端，具体位于圭山矿区18井田1011～1031勘探线之间，构造为较简单区段，为一向南南东倾斜的单斜构造，地层走向及构造线方向为北东—南西。构造以断裂为主，次为褶皱。断裂发育，对煤层造成不同程度的破坏，给开采带来一定影响。

矿区位于师宗弥勒断裂带和富源弥勒断裂带之间，以与地层走向近一致或呈锐角相交的走向断层为主，横断层少见。矿区范围内主要发育断层1条，现就断层特征简述如下：

F89走向正断层：该断层由北东向南西贯通矿区，横穿18井田，往北伸入16井田，往南延至19井田。走向长度大于7.5km，断层落差为250m～700m，断层倾向109°～133°，倾角38°～79°。主要表现为上盘上升，下盘下降，致使上盘宣威组煤系地层缺失大部，故对下盘深部的各主要可采煤层在倾向上的连续性破坏程度高。地表有38个观测点控制，断层深部有45个钻孔控制，断层已查明，对矿区可采煤层开采影响较大。

综上所述，者白北沟煤矿总体为南南东倾斜的单斜构造，含煤地层沿走向和倾向有一定变化，地质构造复杂程度属中等类型。

3.煤层

3.1含煤性

矿区主要含煤地层为二叠系上统宣威组。

宣威组地层一般厚100m～120m，平均厚110m，含煤层30余层，煤层由上而下有编号煤层K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7a、K8、K91、K92、K93共11层，煤层总厚4.81m～13.16m，含煤系数为4.37%～11.96%。

3.2可采煤层

根据矿区以往地质资料、矿区相邻钻孔资料及本次工作情况，采矿权内确定全区可采煤层2层，由上至下编号为K7a、K91煤层。各煤层情况分述如下：

（1）K7a煤层：位于宣威组地层中部，下距K91煤层7.46m～ 16.35m，一般厚13.16m。矿区内煤层共有控制点10个，其中巷道控制点有8个，钻孔控制点2个，全部可采。一般煤厚1.22m～4.50m，平均2.24m。含1～2层细薄的泥岩夹矸，夹矸厚度0.02m～0.05m。煤层结构简单，属全区可采的较稳定煤层。（2）K91煤层：位于宣威组地层下部，下距K93煤层7.68m～ 17.83m，一般厚14.24m。矿区内煤层共有控制点7个，其中巷道控制点有2个，钻孔控制点5个，4个点可采。一般煤厚0.39m～2.00m，平均0.81m。常夹有1～3层高岭石泥岩夹矸。煤层结构复杂，属局部可采的不稳定煤層。

4.煤质

4.1煤的物理性质及煤岩特征

（1）煤的物理性质：矿区煤的条痕为黑色，以玻璃光泽为主，沥青光泽次之，呈粉状或鳞片状，性脆，易破碎，内生裂隙发育，充填有薄膜状、网格状方解石，断口主要为参差状、不规则的棱角状，硬度中等，性脆，易破碎。（2）宏观煤岩特征：矿区可采煤层的宏观煤岩类型为暗淡至半亮型煤，各煤层均夹有少量丝炭与镜煤条带，条带状、线理状结构。

4.2煤的化学性质

根据矿区的煤质化验资料，对矿区内可采煤层的煤质进行评价。化验资料叙述如下：

（1）工业分析。

①水分（Mad）：K7a煤层：原煤水分为1.32%；浮煤水分为1.07%；原煤属特低水分煤；K91煤层：原煤水分为0.88%～ 1.18%，平均0.98%；浮煤水分为0.97%～1.09%，平均1.03%；原煤属特低水分煤。

②灰分（Ad）：K7a煤层：原煤灰分为26.62%；浮煤灰分为8.12%；原煤属中灰煤；K91煤层：原煤灰分为13.80%～ 20.75%，平均16.36%；浮煤灰分为8.01%～9.58%，平均8.64%；原煤属低灰煤。

③挥发分（Vdaf）：K7a煤层：浮煤挥发分为23.92%；属中等挥发分煤；K91煤层：原煤挥发分为16.77%～24.00%，平均20.54%；浮煤挥发分为16.07%～23.60%，平均20.88%；属中等挥发分煤。

（2）元素分析。K7a煤层：浮煤炭元素含量为81.87%；氢元素含量为4.53%；氮元素含量为1.57%；硫+氧元素含量为3.91%；全硫含量为1.83%；浮煤为0.84%；属中硫煤。K91煤层：浮煤炭元素含量为81.12%；氢元素含量为4.58%；氮元素含量为1.56%；硫+氧元素含量为3.16%；全硫含量为0.49%～1.96%，平均为0.89%；浮煤为0.14%～1.01%，平均為0.45%；原煤属低硫煤。

（3）有害元素。K7a煤层：原煤磷含量为0.034%，属低磷煤，砷含量为2μg/g，属特低砷煤；K91煤层：原煤磷含量为0.019%，属低磷煤，砷含量为3μg/g，属特低砷煤。

4.3煤的工业用途

K7a煤层为特低水分、中灰、中挥发分、低固定碳、中硫、低磷、特低砷、中等软化温度灰、中等流动温度灰、强黏结、中高发热量煤。

K91煤层为特低水分、低灰、中挥发分、中固定碳、低硫、低磷、特低砷、中等软化温度灰、中等流动温度灰、强黏结、高发热量煤。

4.4煤的可选性能

（1）K7a煤层可选性评价：K7a煤层的原煤灰分为13.92%，用-1.4小比重液回收的精煤灰分为8.05%，原煤灰分下降幅度为33.0%，原煤全硫含量为0.41%，洗后为0.31%，略有下降，说明原煤的全硫成分是以有机硫为主的低硫煤。

大的筛分浮沉试验样的测试成果表明，采用中煤含量法评定，用-1.4比重液回收的理论精煤数量为67.15%，精煤灰分为8.32%，中煤含量为29.80%，属难选煤，用-1.8比重液回收的理论精煤数量为96.95%，精煤灰分为11.85%，中煤含量为0，属易选煤。根据K7a煤层50mm～0.5mm浮沉试验成果绘制可选性曲线见图1。综上所述：矿区K7a煤层的洗选性属易选至难选。